轉(zhuǎn)速測(cè)量及頻壓轉(zhuǎn)換訓(xùn)練目的1.理解光電對(duì)管的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換的作用2.理解碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器的原理3.理解脈沖整形的原理和電路4.理解頻率/電壓轉(zhuǎn)換原理和電路框圖5.了解傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用和特點(diǎn)引言-轉(zhuǎn)速常用測(cè)量方法nf測(cè)速發(fā)電機(jī)霍爾式傳感器光電編碼盤碼盤＋光電反射式碼盤＋光電透射式直接通過(guò)f

來(lái)測(cè)轉(zhuǎn)速：?jiǎn)挝粫r(shí)間的脈沖數(shù)k經(jīng)歷固定脈沖數(shù)所花的時(shí)間tF-V轉(zhuǎn)換§7.1

帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)n2

R1n1

R2=R2n2

=

R1n1變速比：i

=輸入輪 輸出輪工作原理：由兩個(gè)帶輪和一條傳動(dòng)帶組成，靠傳動(dòng)帶與輪之間的摩擦力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，一般用于兩個(gè)平行軸之間傳遞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)和動(dòng)力。主動(dòng)輪也稱原動(dòng)輪、輸入輪。從動(dòng)輪也稱被動(dòng)輪、輸出輪。輸入輪常由電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以緩沖、吸收振動(dòng)、具有過(guò)載安全性，可以在距離較遠(yuǎn)的兩個(gè)軸之間傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)。缺點(diǎn)：傳動(dòng)帶與輪之間存在相對(duì)滑動(dòng)，使傳動(dòng)精度降低，不適于頻繁改

變轉(zhuǎn)動(dòng)方向的場(chǎng)合。為減少滑動(dòng)，要增加傳動(dòng)帶與帶輪之間的摩擦，或

將傳動(dòng)帶張緊，但這將增大輪軸的徑向壓力，從而加劇軸和軸承的磨損，降低機(jī)械效率。n1n2§7.2

光電信號(hào)轉(zhuǎn)換光電器件的工作原理：電流的作用能使硅材料發(fā)出可見(jiàn)光或紅外線反之，光的照射能改變硅材料的導(dǎo)電性能。光電傳感器：把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電耦合器件作用：檢測(cè)可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光。種類：光電二極管、光電三極管、集成光電傳感器等碼盤：增量式絕對(duì)式§7.2

光電信號(hào)轉(zhuǎn)換等效于可控開關(guān)ce三極管:NPN

PNP電流放大ic

=

bibie

=

(ib

+

ic

)

=

(1+

b)ib開關(guān)特性基極b集電極c發(fā)射極e控制b開關(guān)PNPNPNPN§7.2

光電信號(hào)轉(zhuǎn)換R

10kWR

10kWuo/VtE0.3導(dǎo)通限流電阻1.5kΩ51kΩ截止+10V+10Vuo1.5kΩ51kΩ思考：如何把輸出邏輯變反？透光1；遮光0+10V

+10Vuo發(fā)光二極管光電三極管1.5kΩ51kΩ+10V+10Vou發(fā)光二極管光電三極管§7.3

碼盤式轉(zhuǎn)速測(cè)量原理uo/VtE脈沖信號(hào)f

n信號(hào)調(diào)理電路傳感器碼盤光電對(duì)管F/V轉(zhuǎn)換電路顯示裝置轉(zhuǎn)速n整形電路脈沖信號(hào)電壓信號(hào)波形不適當(dāng)整形1.5kΩ51kΩ+10V+10Vuo

0.3發(fā)光二極管光電三極管ceb§7.4

轉(zhuǎn)速測(cè)量中的信號(hào)調(diào)理問(wèn)題：光電對(duì)管的輸出uo并非理想的矩形脈沖信號(hào)，可能會(huì)引起誤碼解決：用比較器對(duì)uo進(jìn)行整形，使上下沿變陡。Vi=Vr-uiuo=AViui>VrVi<00ui<VrVi>0ER1100KΩ+-+10VrVuoR251KΩiuVruoui+10v(a)輸入輸出特性(b)整形電路取平均值（濾波）§7.4

轉(zhuǎn)速測(cè)量中的信號(hào)調(diào)理uotAR0uoC2§7.4

轉(zhuǎn)速測(cè)量中的信號(hào)調(diào)理取均值功率放大uo

=

KVcc

RC1

fin51kW20kW50kW10kW10kW限幅電路[-0.7V,

12V]比較器51kW§7.4

轉(zhuǎn)速測(cè)量中的信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理電路碼盤光電對(duì)管F/V轉(zhuǎn)換電路顯示裝置傳感器轉(zhuǎn)速n整形電路脈沖信號(hào)電壓信號(hào)51kW20kW50kW10kW10kW51kW1.5kΩ51kΩ+10V+10Vuo發(fā)光二極管光電三極管ceb1.5kΩ51kΩ+10V+10Vuo嚴(yán)重警告！！！千萬(wàn)別接錯(cuò)，否則元件燒毀注意電源和地（地在

上），接反

324燒毀§7.5

訓(xùn)練內(nèi)容1.光電對(duì)管輸出電平觀察在面包板上連接電路，完成光電信號(hào)轉(zhuǎn)換。間斷地遮擋光電對(duì)管的光路，觀測(cè)光電三極管c極（集電極）電平的變化，記錄結(jié)果。透光：uo=

V；遮光：uo=

V思考：MOC70T3光電對(duì)管的工作電壓為＋10V。MOC70T3發(fā)射端的工作電流一般為5～10mA，超過(guò)

10mA時(shí)，容易燒壞器件限流電阻如何計(jì)算？1kΩ～20kΩⅠ

Ⅱ直流電源示波器接線要求：橫平豎直避免交叉少用導(dǎo)線1.5kΩ51kΩ1.5kΩ51kΩ+10V+10Vuo發(fā)光二極管光電三極管ceb§7.5

訓(xùn)練內(nèi)容3.碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器及整形電路的測(cè)試器材：自制轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置電路連接：裝置示波器電源IN

（整形后）OUT（整形前）GNDCH1CH2地線

GND+15V電源操作：搖動(dòng)手柄，改變轉(zhuǎn)速，觀察整形前、后的波形。§7.5

訓(xùn)練內(nèi)容_+2.整形電路測(cè)試1)在電路板上連接整形電路輸入ui：三角波，f=1000Hz，uip-p=2V，直流電平+1V+5V

連續(xù)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)記錄：用示波器觀測(cè)輸入、輸出信號(hào)波形，記錄+1V、+3V和+5V時(shí)的輸入輸出波形。+10VR151KΩVruoR210KΩui§7.5

訓(xùn)練內(nèi)容2.整形電路測(cè)試2)將51kΩ電阻換成100kΩ電位器輸入ui：三角波，f

=1

000Hz，直流電平為+2V，uip-p=2V

。調(diào)節(jié)電位器使比較電平Vr從0V5V

，觀察輸入、輸出波形。R1100KΩ_++10VVruoR2104ui電源F/V轉(zhuǎn)換輸出C2fin§7.5

訓(xùn)練內(nèi)容電路連接：電源：±10V萬(wàn)用表電路板finGND信號(hào)發(fā)生器信號(hào)輸出端地線CV（

uo放大前）VO（

uo放大后）黑表筆紅表筆紅表筆設(shè)置：C2=1mF電路校準(zhǔn)：fin

=0～2

000Hz

uo

=0～2V校準(zhǔn)信號(hào)（函數(shù)信號(hào)發(fā)生器）：方波，fin

=2000Hz，直流電平為4V，uip-p

=8V校準(zhǔn)：W1

(R)

CV(

uo

)=2V頻率－電壓轉(zhuǎn)換關(guān)系測(cè)試：fin

=0～2

000Hz，每隔200Hz測(cè)一個(gè)點(diǎn)，記錄uo

(CV)值。在坐標(biāo)紙上畫出F/V轉(zhuǎn)換電路的fin-uo曲線。§7.5

訓(xùn)練內(nèi)容5.F/V轉(zhuǎn)換電路紋波和響應(yīng)速度的觀察1)F/V轉(zhuǎn)換紋波的觀察fin=1

000Hz，分別取C2=1μF

、0.01μF、20μF觀測(cè)并記錄VO的紋波，記錄紋波波形。2)F/V轉(zhuǎn)換響應(yīng)速度的觀察分別取C2=1μF

、0.01μF、20μF

，在0～2

000Hz范圍內(nèi)快速改變fin，用示波器觀察輸出電壓VO隨頻率fin變化的快慢。思考：隨著濾波電容C2的增大，紋波

，響應(yīng)速度

。選取F/V轉(zhuǎn)換的濾波電容C2

有什么原則？§7.5

訓(xùn)練內(nèi)容如果校準(zhǔn)目標(biāo)是5V，CV最大只有2V，如何解決？加入兩級(jí)反相放大器uo=KVccRC1fin：調(diào)整Vcc、R、C1的參數(shù)寫出F/V輸出電壓uo與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系n=

fin（碼盤60線）；uo=0.001finn=

1000uo10kW10kW10kWW3

50kW10kW10kW1.

會(huì)根據(jù)信號(hào)的波形參數(shù)和整形要求選擇比較電平、計(jì)算分壓電阻值。2.

寫出F/V輸出電壓uo與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系。2on

=

2000